Fließschema eines erneo Druckluftspeichers für den Ladevorgang / Stromspeicherung

Das Gas oder die Luft auf der Niederdruckseite wäre in 2 Standardkavernen bei 100 - 60 bar gespeichert und würde zunächst über einen Freiwasserabscheider geleitet, denn im Gas ist immer freies Wasser enthalten, das vom Solvorgang in den Kavernen verblieben ist. Das Wasser würde abgeschieden und die Restfeuchte in einer Gastrocknungsanlage entnommen werden, soweit dies notwendig ist. Das Gas muss trocken sein, um keine Schäden in der Anlage hervorzurufen. Nach der Kompression wird das Gas über einen Wärmetauscher geleitet und die Wärme in einem Wasserreservoir gespeichert. Die komprimierte Luft wird dann in einer Hochdruckkaverne mit 200 - 250 bar gespeichert.

Fließschema eines erneo Druckluftspeichers für das Entladen / Stromproduktion.

Der Entladevorgang verläuft prinzipiell umgekehrt. Im Wärmetauscher wird das Gas erwärmt und danach in einer Expansionsturbine entspannt, die einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Da sich das Gas hierbei abkühlt, kann noch weiteres freies Wasser anfallen, das ebenfalls abgeschieden wird. Die Temperaturen können je nach Fahrweise bis unter 0 °C abfallen. Mit freiem Wasser könnten sich Gashydrate bilden, die zu Verstopfungen und Störungen in der Anlage führen würden. Gegebenenfalls müssen auch entsprechende chemische Inhibitoren, wie Methanol, verwendet werden, um die Hydratbildung zu verhindern. Vor der Injektion in die Niederdruckkavernen kann das Gas über einen Luft-Wärmetauscher angewärmt werden, um die Bohrungen nicht übermäßig zu beanspruchen.

Existierender Gasspeicher 7 MW - 50 MWh

Es gibt in Deutschland 31 Speicheranlagen mit 272 Kavernen zur Speicherung von Erdgas. In solche existierende Anlage könnte zusätzlich ein Stromspeicher, wenn auch klein, integriert werden. 

In einer bereits existierenden Erdgasspeicher-Anlage sind außer der Expansionsturbine bereits alle Anlagenteile für eine Stromspeicherung vorhanden. Die Entladeleistung wäre allerdings relativ klein, da die Bohrungsdurchmesser nur entsprechend kleine Fließraten erlauben. Es wäre aber auch möglich, mehrere Kavernen parallel zu betreiben. Die konkrete Auslegung einer solchen Anlage ist beispielhaft in den nachfolgenden Tabellen zusammengefasst.

Neue Speicheranlage 100 MW - 500 MWh

Eine neu zu errichtende Speicheranlage kann den Anforderungen entsprechend ausgelegt werden. Wahrscheinlich werden aus Kostengründen mehrere Kavernen gebaut und die Anlage für eine höhere Kapazität ausgelegt werden als im nachfolgenden Beispiel.

Speicherung in kleinen obertägigen Anlagen

Der erneo-Energiespeicher ist nicht auf Salzkavernen beschränkt, sondern kann auch in kleineren Einheiten gebaut werden, wobei z. B. erdverlegte Rohre als Speichervolumen verwendet werden können. In den nachfolgenden Abbildungen ist für zwei kleinere Speichergrößen die Ausspeicherleistung und die gespeicherte Energie im zeitlichen Verlauf dargestellt. In diesen Beispielen wird über fünf Stunden ausgespeichert / entladen und in der übrigen Zeit des Tages eingespeichert / geladen. Man sieht hier besonders, dass die Leistung schnell abnimmt. Dies liegt daran, dass sowohl für den Hochdruckspeicherraum als auch für den Niederdruckspeicherraum die Drücke und Temperaturen nicht konstant sind. Es ist natürlich kein Problem, die Entladeleistung durch Regelung der Fließrate anzupassen. 

Speicher 15 MW mit Wärmespeicher und 8000 / 16000 m3 Speichervolumen

Speicher 5 kW / 8 kWh mit Wärmespeicher und 3 / 6 m3 Speichervolumen